Обратное рассеяние инфракрасного излучения многослойной модельной биотканью

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Для многослойной биоткани, моделирующей голову человека, рассчитана интенсивность обратного рассеяния лазерного излучения ближнего инфракрасного диапазона, как функция расстояния между источником и приемником излучения, расположенными на голове. Итерационное решение уравнения Бете-Солпитера представлено в виде ряда по кратностям рассеяния. Предложена модификация известной процедуры MCML (Monte Carlo Multi-Layered), приводящая к ускорению расчетов. Показано, что полученные зависимости интенсивности обратного рассеяния существенно меняются при изменении оптических свойств слоев биоткани, в первую очередь при попадании крови в слой спинномозговой жидкости. Это может быть использовано при развитии оптических методов диагностики травматических повреждений биотканей.

Об авторах

Ю. А Жаворонков

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: zhavoronkov95@gmail.com
198504, Санкт-Петербург, Россия

С. В Ульянов

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: ulyanov_sv@mail.ru
198504, Санкт-Петербург, Россия

А. Ю Вальков

Санкт-Петербургский государственный университет; Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Email: alexvalk@mail.ru
198504, Санкт-Петербург, Россия; 195251, г. Санкт-Петербург, Россия

В. Л Кузьмин

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Автор, ответственный за переписку.
Email: kuzmin_vl@mail.ru
195251, г. Санкт-Петербург, Россия

Список литературы

  1. В. В. Тучин, Оптика биологических тканей. Методы рассеяния света в медицинской диагностике, IPR Media, М. (2021).
  2. S. L. Jacques, Phys. Med. Biol. 58, R37 (2013).
  3. D. J. Davies, Z. Su, M.T. Clancy, S. J. Lucas, H. Dehghani, A. Logan, and A. Belli, J. Neurotrauma 32, 933 (2015).
  4. A. Sabeeh and V.V. Tuchin, J. Biomed. Photonics & Engineering, 6, 040201 (2020).
  5. A.P. Tran, S. Yan, and Q. Fang, Neurophoton. 7, 015008 (2020).
  6. R. Francis, B. Khan, G. Alexandrakis, J. Florence, and D. MacFarlane, Biomed. Opt. Express 6, 3256 (2015).
  7. E. S. Papazoglou, M. S. Weingarten, L. Zubkov, M. Neidrauer, L. Zhu, S. Tyagi, and K. Pourrezaei, J. Biomed. Opt. 13, 044005 (2008).
  8. E. S. Papazoglou, M.T. Neidrauer, L. Zubkov, M. S. Weingarten, and K. Pourrezaei, J. Biomed. Opt. 14, 064032 (2009).
  9. E. Zinchenko, N. Navolokin, A. Shirokov et al. (Collaboration), Biomed. Opt. Express 10, 4003 (2019).
  10. F. Scholkmann, S. Kleiser, A. J. Metz, R. Zimmermann, J. Mata Pavia, U. Wolf, and M. Wolf, Neuroimage 85, 6 (2014).
  11. H. Liu, D.A. Boas, Y. Zhang, A.G. Yodh, and B. Chance, Phys. Med. Biol. 40, 1983 (1995).
  12. O. Pucci, V. Toronov, and K. St. Lawrence, Appl. Opt. 49, 6324 (2010).
  13. В.Л. Кузьмин, Ю.А. Жаворонков, С. В. Ульянов, А.Ю. Вальков, ЖЭТФ 161, 779 (2022).
  14. J. Zhao, H. S. Ding, X.L. Hou, C. L. Zhou, and B. Chance, J. Biomed. Opt. 10, 024028 (2005).
  15. V. Ntziachristos and B. Chance, Med. Phys. 28, 1115 (2001).
  16. A. Torricelli, D. Contini, A. Pifferi, M. Caffini, R. Re, L. Zucchelli, and L. Spinelli, Neuroimage 85, 28 (2014).
  17. H. Wabnitz, J. Rodriguez, I. Yaroslavsky, A. Yaroslavsky, and V.V. Tuchin, in Handbook of Optical Biomedical Diagnostics. Light-Tissue Interaction, 2nd ed., SPIE Press, Bellingham, Washington (2016), v. 1, p. 401.
  18. T. Durduran, R. Choe, J.P. Culver, L. Zubkov, M. J. Holboke, J. Giammarco, B. Chance, and A.G. Yodh, Phys. Med. Biol. 47, 2847 (2002).
  19. M.A. Franceschini, S. Thaker, G. Themelis, K.K. Krishnamoorthy, H. Bortfeld, S.G. Diamond, D.A. Boas, K. Arvin, and P.E. Grant, Pediatr. Res. 61, 546 (2007).
  20. S. Mahmoodkalayeh, M.A. Ansari, and V.V. Tuchin, Biomed. Opt. Express 10, 2795 (2019).
  21. M. S. Cano-Vel'azquez, N. Davoodzadeh, D. Halaney, C.R. Jonak, D.K. Binder, J. Hern'andez-Cordero, and G. Aguilar, Biomed. Opt. Express 10, 3369 (2019).
  22. В.Л. Кузьмин, А.Ю. Вальков, Л.А. Зубков, ЖЭТФ 155, 460 (2019).
  23. V. L. Kuzmin, V.P. Romanov, and E.V. Aksenova, Phys. Rev. E 65, 016601 (2001).
  24. T.M. Nieuwenhuizen and J.M. Luck, Phys. Rev. E 48, 569 (1993).
  25. V. L. Kuzmin, M.T. Neidrauer, D. Diaz, and L.A. Zubkov, J. Biomed. Opt. 20, 105006 (2015).
  26. L.Wang, S. L. Jacques, and L.Q. Zheng, Comput. Meth. Prog. Bio. 47, 131 (1995).
  27. A.N. Bashkatov, E.A. Genina, V. I. Kochubey, and V.V. Tuchin, Proc. SPIE 6163, 616310 (2006).

© Российская академия наук, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах